CN102004381A - 投影型显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供投影型显示装置(1)，包括：吸气风扇(12)，其从吸气口(16)导入外部空气(15)，向液晶面板(3)送出冷却风(15’)；防尘过滤器(13)，其安装在吸气口附近，去除导入的外部空气所包含的灰尘、垃圾；导风通路(14)，其将从吸气风扇(12)排出的冷却风导向液晶面板(3)；风速检测部(20)，其配置在导风通路(14)，检测在导风通路流通的冷却风的风速；和CPU(10)，其根据风速检测部(20)的检测值判定防尘过滤器(17)发生堵塞。风速检测部(20)通过测定因来自产生规定的热量的发热元件(22)的热传递而上升的发热元件的附近温度，检测冷却风的风速。由此提高防尘过滤器的堵塞的判定精度。

Description

投影型显示装置

技术领域

本发明涉及具有冷却风扇的液晶投影仪等投影型显示装置，特别是涉及根据冷却风的风速下降来高精度地检测防尘过滤器的堵塞的技术。

背景技术

液晶投影仪等投影型显示装置将从水银灯等光源发出的光向液晶面板等显示元件照射，经由投影透镜将显示元件的像放大投影到屏幕上。显示元件因被来自光源的光照射而被加热，温度上升。由于过度的温度上升会成为显示元件的变形和图像恶化的原因，因此通过冷却风扇向显示元件送出冷却风，抑制温度上升。

一般的冷却风的通路利用吸气风扇从吸气口导入装置外的外部空气，提供给显示元件。这时，为了防止从吸入口进入的灰尘、垃圾附着在显示元件上，在吸入口安装防尘过滤器。但是，当灰尘、垃圾在该防尘过滤器上积蓄而产生堵塞时，外部空气的吸入量减少，冷却效果下降，导致显示元件的温度上升。因此采用下述方式，即，检测向着显示元件而去的冷却风的风速，当过滤器的堵塞等造成风速成为设定值以下时，断开显示装置的电源，保护显示元件。

例如，在日本特开平11-84534号公报中记载的液晶投影仪中，为了抑制由配置在液晶面板后方的排气风扇的气流所产生的影响、适宜地测定冷却空气的风速或者风量，采用以沿着液晶面板的面板面通风的方式形成冷却气流、将风速传感器配置在沿着液晶面板流通的冷却气流的出口部的结构。

在上述现有技术中，为了测定向着液晶面板而去的冷却空气的风速(风量)，在通过了液晶面板的冷却风的下游侧(出口侧)配置风速传感器。在这样的结构中存在以下的课题。在液晶面板的下游侧，由于存在液晶面板或者光学部件等，因此在冷却风中会产生湍流，风速容易变得不稳定。另外，因为液晶面板的下游侧位于远离吸气风扇的排风口的位置，所以在根据外部空气温度使吸气风扇转速变化的情况下风速分布也会发生变化，难以测定正确的风速。其结果为，根据风速降低进行的堵塞判定的精度较低，有可能导致液晶面板的温度上升。

发明内容

本发明的目的在于，通过更稳定且高灵敏度地测定冷却风的风速，提高防尘过滤器的堵塞的判定精度。

本发明的投影型显示装置利用投影透镜将在显示元件上生成的图像放大投影到屏幕上，该投影型显示装置的特征在于，包括：吸气风扇，其从吸气口导入外部空气，向显示元件送出冷却风；防尘过滤器，其安装在吸气口附近，去除包含在所导入的外部空气中的灰尘、垃圾；导风通路，其将从吸气风扇排出的冷却风导向显示元件；风速检测部，其配置在导风通路中，检测在导风通路中流通的冷却风的风速；和控制部，其根据风速检测部的检测值，判定防尘过滤器是否发生堵塞。风速检测部包括：基准温度传感器，其测定在导风通路中流通的冷却风的温度；发热元件，其产生规定的热量；和加热器附近温度传感器，其测定由于来自发热元件的热传递而上升的发热元件的附近温度，根据由基准温度传感器和加热器附近温度传感器所测定的温度差来检测冷却风的风速。

优选的是，将上述风速检测部配置在导风通路的侧面上的吸气风扇的排风口附近。另外，将上述导风通路的宽度扩大为比吸气风扇的排风口的宽度更宽，将风速检测部所包含的至少发热元件和加热器附近温度传感器配置在导风通路的宽度扩大了的位置。另外，上述风速检测部中，加热器附近温度传感器和包围它的多个发热元件搭载在共同的基板上，加热器附近温度传感器和多个发热元件配置于不在冷却风的流通方向上相互重叠的位置。

依据本发明，能够提高基于冷却风的风速测定的防尘过滤器的堵塞的判定精度，增强显示元件的保护和装置的可靠性。

附图说明

图1是表示本发明的投影型显示装置的一个实施例的框结构图。

图2是说明风速检测部20的动作原理的图。

图3是表示风速检测部20的结构的一个例子的图。

图4是表示投影型显示装置的堵塞检测的一个例子的图。

图5A是表示投影型显示装置的内部结构的立体图。

图5B是表示图5A中的冷却***的构造的立体图。

图6A是表示风速检测部50的第一配置例的俯视图。

图6B是表示风速检测部50的第二配置例的俯视图。

图6C是表示风速检测部50的第三配置例的俯视图。

图7是表示导风通路中的导风通路宽度与平均风速的关系的图。

图8是表示风速检测部50中的风速V与温差ΔT的关系的图。

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的实施方式。

图1是表示本发明的投影型显示装置的一个实施例的框结构图。

投影型显示装置1是下述装置，即，将从超高压水银灯2等光源发出的光向在液晶面板3等显示元件上生成的图像照射，利用投影透镜4将图像放大投影到屏幕上进行显示。液晶面板3是透过型或者反射型的具有光调制作用的显示元件，按RGB的各种颜色光而具备，但在这里为了简单仅图示1种颜色光。在液晶面板3的附近，在输入侧和输出侧具有偏光板5，另外还具备未图示的二向色镜或者二向色棱镜等光学部件。

灯驱动电路6点亮驱动灯2。面板驱动电路9向液晶面板3发送驱动信号，生成RGB各色的图像，影像处理电路8对从输入端子7供给的影像信号进行处理，向面板驱动电路9供给RGB信号。CPU(控制部)10对灯驱动电路6、影像处理电路8、电源电路11进行控制，并如后述地控制吸气风扇12的转速。电源电路11向装置内的各电路供给电压。

在使用液晶面板2作为显示元件的液晶投影仪中，由于来自灯2的光照射在液晶面板2上，液晶面板3和偏光板5等光学元件被加热，因此持续下去会变得高温，对图像显示产生恶劣影响。为此，利用吸气风扇12导入外部空气15，经由第一导风通路13和第二导风通路14向液晶面板3和偏光板15送出冷却风15’，抑制温度上升。这里，第一导风通路13是从吸气口16到吸气风扇12为止的部分，第二导风通路14是从吸气风扇12到液晶面板3(偏光板5)为止的部分。另外，为了防止包含在所导入的外部空气15中的灰尘、垃圾附着在液晶面板3、偏光板5上，在吸气口16附近安装防尘过滤器17。吸气风扇12和第一、第二导风通路13、14，可以为了冷却RGB各颜色光的液晶面板3而分别独立地设置，也可以由各颜色光所共用。

CPU10根据来自由热敏电阻等构成的外部空气温度检测部18的外部空气温度数据或者灯2的电力模式(通常/省电)的设定状态，经由风扇驱动电路19控制吸气风扇12的转速。另外，也可以省略外部空气温度检测器18，根据包含在后述的风速检测部20中的基准温度传感器的温度数据，进行吸气风扇12的转速控制。

当在防尘过滤器17中积蓄灰尘或者垃圾而产生堵塞，或者被纸等塞住了的情况下，不能充分导入外部空气15，冷却效果下降，液晶面板3和偏光板5的温度上升，导致恶化。为了防止这一点，在第二导风通路14中设置风速检测部20，监视由防尘过滤器17的堵塞引起的风速降低。当根据风速检测部20的检测值探测出风速低于规定值时，CPU10控制影像处理电路8，在屏幕上显示催促清扫过滤器的警报消息，或者控制灯驱动电路6使灯2熄灭。由此，防止液晶面板3和偏光板5成为异常加热状态。在本实施例中，将风速检测部20设置在第二导风通路14中。第二导风通路14由于位于液晶面板3等光学部件的上风侧，因此冷却风中很少发生湍流，另外即使在使吸气风扇12的转速变化的情况下，也不会产生风速分布的变化。由此，利用风速检测部20能够实现更准确的风速测定，提高防尘过滤器17的堵塞判定的精度。

图2是说明风速检测部20的动作原理的图。

风速检测部20包括：为了测定在第二导风通路14中流通的冷却风15’的温度(基准温度)而配置在上风侧的基准温度传感器21；产生规定的热量的加热电阻等发热元件22；和加热器附近温度传感器23，其配置在发热元件22的附近，测定因来自发热元件22的热传递而上升的发热元件的附近温度。这些温度传感器21、23由例如热敏电阻构成。如果将基准温度传感器21的测定值记为T0，加热器附近温度传感器23的测定值记为T，则因发热元件22而产生的两者的温差ΔT＝T-T0依赖于冷却风的风速V。理论上，已知温差ΔT对于冷却风的风速V，按照

(k是比例系数)变化。

如果将风速V＝V1(正常时)时的温差记为风速V＝V2(风速降低时)时的温差记为

则两者之比为

$\mathrm{\ΔT}2/\mathrm{\ΔT}1=\sqrt{(V1/V2)}.$

由此，例如当风速V降低到1/2时，温差ΔT增加到

(≈1.4)倍。这样，能够通过温差ΔT的增加率求取风速V的降低。这里，温差ΔT依赖于发热元件22的发热量和加热器附近温度传感器23的配置，因此预先测定各风速V的温差ΔT的基准值。而且，预先决定与风速降低相对应的温差ΔT的增加率的允许值(保护动作点)，当所测定的温差ΔT增加到该允许值以上时，判定为堵塞发生。

图3是表示风速检测部20的结构的一个例子的图，表示发热元件22和加热器附近温度传感器23的具体的配置。另外，基准温度传感器21按照不受来自发热元件22的热的影响的方式配置在离开发热元件22的上风侧。

将发热元件22和加热器附近温度传感器23搭载在共同的基板25上，由发热元件22产生的热沿着基板25传导而传递到温度传感器23。发热元件使用多个(这里是4个)22a～22d，按照包围温度传感器23的方式接近地配置，提高热传导的效率(温度传感器的灵敏度)。这时，发热元件22a～22d若配置在温度传感器23的上风侧(也包括横向方向)则热效率较好。由于发热元件22a～22d是长方体形状，因此会妨碍冷却风15’的流动，容易引起湍流。从而，发热元件22a～22d与温度传感器23配置于不在冷却风15’的流动方向上相互重叠的位置，使得元件之间不受到湍流的影响。另外，通过以温度传感器23为中心左右对称地配置发热元件22a～22d，使得即使冷却风15’的方向多少发生变化也能够稳定地进行测定。考虑到温度传感器23的灵敏度和对于湍流的稳定性，发热元件22为4个是适当的。

图4是表示本实施例的投影型显示装置的堵塞检测的一个例子。

横轴是对吸气风扇12的施加电压，纵轴是由风速检测部20测定的温差ΔT，将防尘过滤器17的堵塞为0％的情况(基准值)与90％的情况进行比较。如果在过滤器17中发生堵塞，则冷却风的风速降低，在该例子中，由风速检测部20测定的温差ΔT相比基准值大约增加15％。该增加率与向吸气风扇12施加的电压无关，是大致一定的比例。若将温差ΔT的增加率15％定为保护动作点，则当温差ΔT的增加率成为15％以上时，判定为过滤器发生了堵塞，显示警告消息。另外，在警告状态持续了长时间的情况下使灯2熄灭，保护液晶面板3、偏光板5等光学部件。

接着，说明本实施例的投影型显示装置的内部结构和冷却***的构造。

图5A是表示投影型显示装置的内部结构的立体图，表示卸下了上盖和基板、端子部的状态。作为光学***，具备收容灯光源的灯单元31、作为分光机构的二向色镜或者作为光合成机构的二向色棱镜等光学引擎32、作为显示元件的液晶面板33、和投影透镜34。作为冷却液晶面板33的冷却***，具备导入外部空气的吸气口35、去除外部空气中的灰尘或垃圾的防尘过滤器36、和包含吸气风扇与导风通路的面板通道37。另外，作为冷却灯单元31的冷却***，具备灯风扇38、灯通道39、排气风扇40、排气口41。这些部件与电源单元42一起收容在底壳43内。

图5B是表示图5A中的冷却***的构造的立体图，表示卸下了光学***的面板通道37的内部的状态。这里，作为吸气风扇，设置RG面板用的第一吸气风扇44a和B面板用的第二吸气风扇44b这2台。均是多叶片风扇构造，第一吸气风扇44a配置为卧式，第二吸气风扇44b配置为立式。从吸气口35导入的外部空气通过防尘过滤器36被导入到第一导风通路45。接着，由第一、第二吸气风扇44a、44b向第二导风通路46送出，向各液晶面板33供给冷却风。

风速检测部50设置在接近第一吸气风扇44a或者第二吸气风扇44b的排风口的第二导风通路46中。这里，设置在第一吸气风扇44a的排风口。风速检测部50如在图2和图3中说明过的那样，由基准温度传感器51、发热元件52、加热器附近温度传感器53构成，搭载在基板上，固定于导风通路46的规定位置。这时优选采用以导风通路的壁面包围基板端面的形状，使得基板的端面不会露出到导风通路内。这是为了防止从基板的端面产生的灰尘飞散到导风通路中，附着在显示元件上。

接着，以3种实施例说明风速检测部50的温度传感器配置。

(实施例1)

图6A是表示风速检测部50的第一配置例的俯视图。风速检测部50配置在接近第一吸气风扇44a的排风口的第二导风通路46的侧面。第二导风通路46从吸气风扇44a的排风口延长而成，其宽度W与排风口的宽度大致相等。各温度传感器的配置是，沿着冷却风流动的方向依次配置基准温度传感器51、发热元件52、加热器附近温度传感器53。基准温度传感器51配置在第一基板上，发热元件52和加热器附近温度传感器53配置在共同的第二基板上，使第一基板与第二基板分离。由此，基准温度传感器51不受到发热元件52的热的影响，并且加热器附近温度传感器53能够有效地检测由发热元件52引起的温度上升。这里，即使来自吸气风扇44a的风量一定，第二导风通路46内的风速分布也不均匀，在多叶片风扇的情况下，导风通路侧面的风速比中心部小。虽然基准温度传感器51不受风速的影响，但是加热器附近温度传感器53如后所述，风速越小温度上升越大，因此通过将风速检测部50配置在导风通路侧面能够提高温度上升(风速降低)的检测灵敏度。另外，由于第二导风通路46的上表面或者下表面处的风速均比中心部低，因此将风速检测部50配置在第二导风通路46的上下表面也同样能够提高检测灵敏度。

(实施例2)

图6B是表示风速检测部50的第二配置例的俯视图。这里，将第二导风通路46’的宽度W’扩大为比吸气风扇44a的排风口的宽度宽。并且，将风速检测部50配置在第二导风通路46’的宽度扩大了的部分的侧面。依据该结构，第二导风通路46’的风速变小，因此能够进一步提高风速检测部50的检测灵敏度。以下说明其理由。

图7表示导风通路中的导风通路宽度与平均风速的关系。在整体风量一定的情况下，平均风速Vav与导风通路宽度W成反比(Vav∝1/W)。因此，通过扩大第二导风通路46’的宽度W’，能够降低第二导风通路内的平均风速Vav。另外，如上述实施例1中所述，第二导风通路46’的侧面的风速比中央部小。

图8表示风速检测部50的风速V与温差ΔT的关系的图。温差ΔT是加热器附近温度传感器53的测定值T与基准温度传感器51的测定值T0的差，如上所述，处于的关系。这里，在当前的风速是V＝20m/s的情况(a)和V＝5m/s的情况(b)下，假定过滤器的堵塞造成风速V降低到70％。在(a)情况下，风速降低到14m/s，可以得到由此产生的温差ΔT的增加量2℃，而在(b)情况下，风速降低到3.5m/s，可以得到由此产生的温差ΔT的增加量3.9℃。即，风速越小越能够得到较大的相对于风速降低的温差ΔT的增加量，因此风速检测部50的检测灵敏度提高。

这样，依据图6B的结构，相比实施例1的结构，能够提高对过滤器的堵塞的检测灵敏度。

(实施例3)

图6C是表示风速检测部50的第三配置例的俯视图。这里，与实施例2相同，将第二导风通路46’的宽度W’扩大为比吸气风扇44a的排风口的宽度W宽，并且，将风速检测部50中的发热元件52和加热器附近温度传感器53配置在第二导风通路46’的宽度扩大了的部分(W’)的侧面，将基准温度传感器51配置在从吸气风扇44a的排风口延长的相同宽度的部分(W)的侧面。在该结构的情况下，通过在风速较小的第二导风通路46’的宽度扩大了的部分配置风速检测部50，能够提高其检测灵敏度。另外可以说，由于在展宽边界的阶梯差部中冷却风的流动进一步减弱，因此通过将发热元件52和加热器附近温度传感器53配置在该区域，能够进一步提高检测灵敏度。另外，在该例子中，基准温度传感器51配置在风速不同(很大不同)的区域中，但因为冷却风的温度不依赖于风速，因此没有任何问题。

以上叙述的本发明的实施方式只是一例，还能够进行如下变形。

(1)作为显示元件举出了液晶面板的情况，但除了透过型和反射型的液晶面板之外，也能够应用于利用电场倾斜控制微小反射镜的DMD(Digital Micromirror Device：数字微镜设备)面板的情况。

(2)显示元件和吸气风扇的个数没有限定。即，显示元件可以是1个也可以是多个，并且吸气风扇可以按各显示元件分别设置，也可以按照多个显示元件共用一个吸气风扇的方式设置。

Claims (10)

1.一种投影型显示装置，利用投影透镜将在显示元件上生成的图像放大投影到屏幕上，该投影型显示装置的特征在于，包括：

吸气风扇，其从吸气口导入外部空气，向所述显示元件送出冷却风；

防尘过滤器，其安装在所述吸气口附近，去除包含在所导入的外部空气中的灰尘、垃圾；

导风通路，其将从所述吸气风扇排出的冷却风导向所述显示元件；

风速检测部，其配置在该导风通路中，检测在该导风通路中流通的冷却风的风速；和

控制部，其根据该风速检测部的检测值，判定所述防尘过滤器是否发生堵塞，

所述风速检测部包括：

基准温度传感器，其测定在所述导风通路中流通的冷却风的温度；

发热元件，其产生规定的热量；和

加热器附近温度传感器，其测定由于来自该发热元件的热传递而上升的该发热元件的附近温度，

根据由所述基准温度传感器和所述加热器附近温度传感器所测定的温度差来检测冷却风的风速。

2.如权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于：

将所述风速检测部配置在所述导风通路的侧面上的所述吸气风扇的排风口附近。

3.如权利要求2所述的投影型显示装置，其特征在于：

将所述导风通路的宽度扩大为比所述吸气风扇的排风口的宽度更宽，将所述风速检测部所包含的至少所述发热元件和所述加热器附近温度传感器配置在所述导风通路的宽度扩大了的位置。

4.如权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于：

所述风速检测部将由所述基准温度传感器和所述加热器附近温度传感器所测定的温度差与基准的温度差进行比较，根据其增加率求取冷却风的风速的下降率，

所述控制部在由所述风速检测部求得的风速的下降率成为规定值以下时，判定所述防尘过滤器发生堵塞。

5.如权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于：

所述风速检测部将所述加热器附近温度传感器和包围它的多个所述发热元件搭载在共同的基板上，将该加热器附近温度传感器和该多个发热元件配置于不在冷却风的流通方向上相互重叠的位置。

6.如权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于：

所述控制部根据包含在所述风速检测部中的所述基准温度传感器所测定的温度，控制所述吸气风扇的转速。

7.如权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于：

所述控制部在判定所述防尘过滤器发生堵塞的情况下，在由该装置所投影的所述屏幕上显示催促清扫所述防尘过滤器的信息，并进一步熄灭在图像的放大投影中使用的光源。

8.一种投影型显示装置，利用投影透镜将在显示元件上生成的图像放大投影，该投影型显示装置的特征在于，包括：

从吸气口导入的外部空气所通过的防尘过滤器；

将通过该防尘过滤器的冷却风向所述显示元件送出的吸气风扇；

将从该吸气风扇排出的冷却风导向所述显示元件的导风通路；

测定在该导风通路中流通的冷却风的温度的基准温度传感器；

配置在所述导风通路中，产生规定的热量的发热元件；

配置在所述导风通路中，测定所述发热元件的附近温度的加热器附近温度传感器；和

防止所述显示元件异常加热的控制部，

该控制部在由所述基准温度传感器和所述加热器附近温度传感器所测定的温度差成为规定值以上时，显示催促清扫所述防尘过滤器的警报，并进一步熄灭在图像的放大投影中使用的光源。

9.一种投影型显示装置，利用投影透镜将在液晶面板上生成的图像放大投影到屏幕上，该投影型显示装置的特征在于，包括：

吸气风扇，其从该装置的吸气口导入外部空气，向所述液晶面板送出冷却风；

防尘过滤器，其安装在所述吸气口附近，去除包含在所导入的外部空气中的灰尘、垃圾；

第一导风通路，其将通过该防尘过滤器的外部空气导向所述吸气风扇；

第二导风通路，其将从所述吸气风扇排出的冷却风导向所述液晶面板；

基准温度传感器，其测定在该第二导风通路中流通的冷却风的温度；

发热元件，其配置在所述第二导风通路中，产生规定的热量；

加热器附近温度传感器，其测定该发热元件的附近温度；和

控制部，其进行所述防尘过滤器的堵塞的判定，

所述基准温度传感器配置在第一基板上，该第一基板固定在所述第二导风通路的侧面上的所述吸气风扇的排风口附近，

所述发热元件和所述加热器附近温度传感器配置在第二基板上，该第二基板固定在所述第二导风通路的侧面上的所述第一基板的下风一侧，

所述控制部在由所述基准温度传感器和所述加热器附近温度传感器所测定的温度差成为规定值以上时，判定所述防尘过滤器发生堵塞。

10.如权利要求9所述的投影型显示装置，其特征在于：

将所述第二导风通路的宽度扩大为比所述吸气风扇的排风口的宽度更宽，

将所述第二基板配置在所述第二导风通路的宽度扩大了的位置。

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